基于灰色补偿反步法的机动指令跟踪控制

基于三自由度飞行动力学模型和运动学模型,提出了一种带有灰色补偿的反步(Back-stepping)控制方法,以实现某些预定的战术机动动作。首先,将飞行动力学模型和运动学模型分解成3个轴方向的相对简单的子系统;然后,针对3个子系统采用反步法分别设计出模型中没有干扰时的控制律,并采用GM(0,N)预测模型对不确定部分的模型参数进行辨识,进一步根据估计出的参数设计灰色补偿控制律;最后,根据3个子系统设计出的控制律解算出同时满足3个子系统渐进稳定的控制输入,这样使得整个系统渐进稳定。仿真结果表明,GM(0,N)预测模型能精确预测不确定模型参数,该算法能够高效实现预定的战术机动动作。     

基于预置动压的高超声速飞行器上升段轨迹设计

针对高超声速飞行器燃料最省上升轨迹的研究问题,为实现高超声速飞行器的燃料最省上升轨迹快速求解,对定动压情况下高超声速飞行器上升段轨迹特性进行了研究分析,给出了定动压情况下高超声速飞行器燃料最省上升轨迹的快速反解方法,总结分析了不同定动压下的上升轨迹特性,并在此研究的基础上提出了基于预置动压的高超声速飞行器上升段轨迹设计方法。该方法可以通过设计燃料最省的动压曲线,反解出该预置动压下的上升轨迹参数,得到一条近似燃料最省最优解的轨迹。仿真结果表明,经过解算得到的上升轨迹结果与高斯伪谱法得到的最优上升轨迹结果基本相似。     

具有边界保护性能的直升机飞-发一体化控制律

针对直升机飞-发一体化控制和边界保护控制问题,提出了一种基于投影算子的新型边界保护控制律设计方法,基于反馈控制概念设计了指令约束器,通过对控制指令进行修正,实现边界保护控制。基于UH-60直升机和T700涡轴发动机的参数,建立了直升机-传动机构-发动机综合系统的数学模型,采用动态逆和线性二次型调节器（LQR）控制理论设计了直升机飞-发一体化控制律,与基于投影算子的边界保护控制模块进行整合形成完整控制律。采用数值仿真检验了控制律的控制性能,仿真结果表明本文设计的控制律能够实现直升机和发动机的综合控制,在高度、滚转、俯仰、偏航通道实现显模型跟踪控制性能的同时,实现了高度变化率、姿态角、姿态角速率和发动机动力涡轮转速边界保护控制要求。     

向心涡轮跨声速导向叶片叶型设计及验证

以某先进辅助动力装置用膨胀比5.0级向心涡轮跨声速导叶为研究对象,从消除几何喉部前局部超声区及削弱尾缘激波强度两方面着手,对导向叶片进行了优化改进及叶栅试验验证,结果表明：采用大正攻角、小安装角的设计思路,减小喉部前吸力面叶型曲率,降低进口段的通道面积,提高了叶型前段负荷,消除了喉部前的过膨胀区,喉部前气流加速更为均匀;在吸力面喉部后构建局部内凹结构,可将原方案中吸力面尾缘处一道较强的激波变为两道较弱的激波,峰值马赫数降低,尾缘逆压梯度减小,尾缘激波强度得以削弱。试验结果显示：在出口马赫数0.9～1.1范围内,优化后叶型能量损失系数均有所降低,在出口马赫数为1.1时,能量损失系数可降低近20%。     

深空探测聚变推进装置技术路线与研究现状综述

聚变推进技术凭借其能量密度大和高比冲等显著优势,在深空探测研究中受到广泛关注。本文介绍了三种前沿聚变推进装置（反场构型感应驱动金属衬层压缩聚变推进探测器、梯度场内爆衬层聚变推进探测器和普林斯顿反场构型直接聚变驱动探测器）的研究进展,从聚变堆设计原理、深空探测任务参数与实验进展等角度,对三种技术路线进行了分析和总结。     

精密微细喷口与旋流器加工工艺设计与验证

基于精密微细喷口、旋流器零件的特点和工艺性,设计了精密微细喷口与旋流器的加工工艺。试验表明,通过相关工艺原则和方法,该工艺路线加工出的零件尺寸处于公差范围内,均满足设计要求。     

作动器故障下的无人机容错控制方法

在执行任务过程中,无人机的传感器、作动器等均可能出现故障。文章针对常规布局无人机的作动器故障,提出了 1种反步法和控制分配相结合的容错控制方法。首先,建立无人机数学模型,并对作动器故障进行分类和建模;然后,根据模型设计反步最优控制器和基于控制分配的容错控制器;最后,通过仿真验证表明,所设计的容错控制方法能够实现作动器故障下的姿态快速稳定控制,且稳定性好,基本无侧滑角,各操纵面均在约束范围内,达到容错控制要求。     

一种直升机尾轮锁紧装置集成一体化设计与研究

为了研究开环控制系统下的电动机构效率特性和运行精度,本文以一种直升机尾轮锁紧装置为例,介绍了该装置集成一体化设计方案及关键功能的结构设计及计算,对锁紧和解锁响应时间、负载能力、电机功率、手动解锁方案、多圈旋转运动机械限位等进行了设计和分析计算,根据齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杠副、螺旋滚道副传动原理完成了带多圈机械限位且符合人体工程学操作要求的手动接口。对传动结构强度和寿命进行了仿真分析,通过样机检测和调试试验,验证了设计计算与仿真结果的可靠性和调试方法的合理性,在传动机构效率调节、霍尔传感器运用、开环控制系统下的机构输出精度控制等方面获得了经验参数。通过预紧调整和提前量设定,可以提高传动系统28.6%的工作效率并保证不低于0.2mm的运行精度,为类似一体化机电产品的设计研制提供了参考。     

临近空间飞艇横向稳定性分析

临近空间飞艇由螺旋桨提供偏航控制力矩,空速大时操纵效率低,飞行试验中多次出现偏航通道发散,飞艇稳定性问题凸显。选用HALE-D和HiSentinel两种飞艇,通过CFD仿真方法,得到两种飞艇的静态气动参数,以强迫振荡方法获得其动导数,两种飞艇在计算角度内组合导数均为负值,模型处于阻尼状态;在此基础上,通过飞艇横向稳定性分析获得两种飞艇的稳定区间。结果表明,HALE-D飞艇的横向稳定区间大于HiSentinel飞艇,相同迎角(侧滑角)时,HALE-D飞艇的阻力较大,临近空间飞艇设计需综合考虑阻力、稳定裕度和操纵性之间的平衡。研究结果为临近空间飞艇横向稳定性分析提供了一种方法。     

基于动网格法的翼型启动过程数值模拟

采用动网格法对NACA4421翼型以15°攻角启动过程进行了数值模拟。计算给出了启动过程中尾缘启动涡的生成、脱落与绕翼型环流充分发展的瞬态流场及气动力特性变化曲线,并对升力数据进行了拟合。计算结果表明,启动瞬间,上翼面最大负压和上下翼面最大压强差均出现在翼型后半段,随后逐渐向前缘移动,最终稳定在前缘点附近。下翼面最大正压点和上下翼面压差随弦向位置的最大变化率则始终维持在前缘点附近。加速过程中,整个翼型受到的升力近似于瞬时速度的二次幂指数的规律变化。加速段结束后,翼型转入匀速运动的瞬间出现升力小幅下降的现象,之后逐渐回升至稳定升力。